Kemények a Naprendszer maradék rejtélyei

A Föld Holdja túlságosan nagy, a Mars mágneses tere túl gyenge, a Vénusz visszafele forog, az Uránusz pedig majdnem gurul a pályáján. A csillagászok még ma sem értik, hogy átlagosnak vagy kivételesnek tekinthető a Naprendszer.

Kezdjük ott, hogy maga a Föld is szokatlan égitest a Naprendszerben. Folyékony víz és élet van rajta, messze a legerősebb mágneses térrel rendelkezik a kőzetbolygók (Mekúr, Vénusz, Mars) között, és hatalmas hold, a Hold kering körülötte. Belső szomszédja, a Vénusz majdnem ugyanakkora égitest, hasonló távolságra van a Naptól, és anyaga, belső összetétele is emlékeztet a Földére. Ugyanakkor a Vénusznak a Földnél sokkal vastagabb légköre van, felszínén 450 Celsius-fokos forróság uralkodik, és nincs globális mágneses tere - ráadásul a többi bolygóhoz képest ellentétes irányba forog.

A legbelső, a Naphoz legközelebbi Merkúr első pillantásra erősen hasonlít a Holdra, de valójában sok szempontból különbözik tőle. Az "anomáliát" különösen magas vastartalma képviseli. A Merkúr közel fele akkora tömegű, mint a Mars, sok vasat tartalmaz, lassabban is forog a Marsnál - mégis mágneses térrel bír. Ugyanakkor a gyorsabban pörgő, nagyobb Mars mágneses tere már korán elhalt, és csak a bolygó első egymilliárd évében lehetett jelentős. Nem tudni, mi a feltűnő különbség oka - majdnem minden Föld típusú bolygónak van valami érthetetlen jellemzője.

Az egymás körül keringő Föld-Hold és a Plútó-Charon páros méretarányos ábrája.
Mindkét rendszer egy-egy ősi hatalmas ütközésel keletkezett

A négy óriásbolygó, a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz főleg extrém nagy nyomású folyékony anyagból állnak, gyorsan pörögnek tengelyük körül, és vastag légkör övezi őket. A hasonlóságok ellenére már mozgásukban nagy eltérések vannak. Az Uránusz forgástengelye azonban majdnem a pályasíkjában fekszik, amitől gyakorlatilag visszafelé forog társaihoz képest. Míg a Jupiternek négy órásholdja van, a Szaturnuszt csak egy ilyen kíséri, az Uránuszt egy sem, a Neptunusz egyetlen óriásholdja pedig a többi társához képest visszafelé kering. Az óriásbolygók gyűrűi is eltérőek: míg a Szaturnuszé a legfeltűnőbb, a többiek körül nehezen azonosíthatók. Talán egy ősi robbanás keretében szétdarabolt objektum bőséges anyaga övezi a Szaturnuszt - de erre egyelőre nincs bizonyíték.

A bolygók forgástengelyének és mágneses terének összehasonlítása (Northern Arizona Astrobiology Club, Koerner)

A Föld érdekességei közül a Hold létét sokan elemezték. Ma már tudjuk, hogy a Holdat egy ősi, Mars méretű objektummal bekövetkezett hatalmas ütközés során kiszórt anyag alkotja. Mindezt kivételes események tartják, mivel igen kicsi lehetett egy ilyen ütközésre az esély. Ugyanakkor nem ez az egyetlen nyoma a hatalmas ősi ütközéseknek. Talán a Vénusz is elszenvedett egy hasonló kataklizmát - ennek folyományaként lassult le és fordult meg tengelyforgása. A Merkúr anomálisan nagy vasmagját szintén egy ősi becsapódás nyomán leszakadt külső rétegei hagyhatták hátra.

Az apró égitestek megfigyelése alapján nemrég felmerült, hogy a Neptunusszal azonos pályán sok kisbolygó vagy üstökösmag keringhet. Ezek dinamikai helyzetüket tekintve a Jupiter előtt és mögött 60 fokkal haladó, úgynevezett trójai kisbolygókra emlékeztetnek. (Az égitestcsoport nem azonos a Neptunusznál távolabb mozgó, a Plútó és társai alkotta Kuiper-övvel.) Lehetséges tehát, hogy meg egy hatalmas törmelékzóna van a Naprendszer külső vidékén, amelyet eddig az ott lévő égitestek halvány mivolta miatt nem vettek észre, azaz talán kisbolygóövből is kettő van.

Véletlenek a bolygórendszerben

A sok érdekes jelenségre egyelőre nincsenek pontos magyarázatok. Felmerült, hogy a véletlenszerűen zajló becsapódások maguk is jelentős eltéréseket okozhatnak az egyes égitestek között, és erősen befolyásolhatják azok korai fejődését. Egy-egy nagyobb kataklizma nyomán akár új égitestek is születhetnek, avagy a robbanástól elferdült forgástengely járhat később éghajlati kilengésekkel.

Az égitestek víztartalmát is erősen befolyásolhatják az ütközések, a Földre is sok vizet hoztak a becsapódó objektumok. Az égitestek összeállásának végén zajlottak a legnagyobb ilyen kataklizmák. Amelyik planéta több nagyobb ütközést szenvedett el, annak például lényegesen nagyobb lehet víztartalma (és ideális esetben óceánjai lehetnek), mint amelyeket véletlenül elkerülték az ilyen ütközések.

Fantáziarajz egy nagy becsapódásról a Földön (Don Davis)

De a nagyobb becsapódásoktól függetlenül a kisebb méretskálájú ősi folyamatok, az összetapadó részecskék fejlődése is befolyásolhatja a belőlük keletkező rendszer jellemzőit. A számítógépes szimulációk alapján például ugyanakkora eséllyel születhetett volna három vagy öt Föld-típusú bolygó a Nap körül, mint a ma megfigyelhető négy. A magyarázat megtalálásában talán az egyre nagyobb számban ismert exobolygók segíthetnek. Eközben azt a megközelítést sem szabad elvetni, amely szerint a sok apró, véletlen folyamat együttese határozza meg, milyen lesz egy bolygórendszer - és mivel a lehetőségek száma igen nagy, sok eltérő típus lehet közöttük, ahol a mi Naprendszerünk nem számít tipikusnak.

Rejtélyek a Nap esetében

A Tejútrendszer csillagainak feltérképezése nyomán a Napról kiderült, hogy nem kifejezetten átlagos csillag - noha jellemzői sok másik társára emlékeztetnek. A Nap az átlagos tömegű csillagoknál nehezebb és nagyobb égitest. Néhány elgondolás alapján felmerült, hogy talán van egy halvány, távoli társa is, de ennek nem sikerült a nyomára akadni, és egyre kevesebben tartják valószínűnek, hogy kettős csillag a Napunk.

A napkorona a 2009. március 29-én (NASA)

A Nap sok ma még érthetetlen jelenséget produkál. Míg centrumában 16 millió fok körüli a hőmérséklet, felszínén már csak 6000 kelvin uralkodik. Azonban ettől felfelé haladva ismét melegedni kezd, és a ritka napkorona anyaga közel egymillió fokos. A mai napig nem érteni, hogy a sokkal kevésbé meleg felszín fölött miként forrósodik fel annyira az anyag. Az úgynevezett Alfvén hullámok elméletileg ki tudják váltani a jelenséget, de ez ma még mindig inkább csak feltételezés. A másik vezető modell az úgynevezett nanoflerek, avagy apró napkitörések ötlete. Ezek apró robbanások lennének a Nap felszínén, ahol a mágneses tér szerkezete hirtelen megváltozik - ilyen nanoflereket azonban eddig még nem észleltek.

Akármi is fűti a napkoronát, a hatása áthalad a felszín feletti, de a napkorona alatti, kromoszférának nevezett tartományon. Utóbbi megfigyelésére több űrszondát is indítanak a közeljövőben, illetve az egyre pontosabbá váló számítógépes szimulációk is sokat segítenek a folyamatok pontos megértésében.